浅析水坠法和湿法工艺在风沙路基施工中的应用

周志华 孙 强

(中交一航局第二工程有限公司,山东 青岛 266071)

1 工程概况

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-1标起讫里程DK9+600～恩陶DK175+250，其中路基工程除部分路堑外均为风积沙填方路基，最大填筑高度约12.8 m。项目位于内蒙古自治区最南端鄂尔多斯市乌审旗境内，地处毛乌素沙漠腹地，以流动沙丘及半固定沙丘为主，局部分布固定沙丘、小型的海子湖泊及古海子形成的洼地。地形波状平缓起伏，高差一般5.0 m左右，局部流动沙丘高差可达10 m以上。

2 工程水文气象情况

本线路通过地段地表水主要以内陆湖及低洼地区降水积水，水深0.2 m～0.5 m，水位随季节变幅较大。地表水主要来源为大气降水补给。

该地区属于温带大陆性季风气候。每年的4月～5月份为大风季节，5级～6级大风较为常见，一年中的降雨大部分集中在8月，9月份，降雨以小雨为主，降雨量不大。线路通过地区冬天温度低，夏天温度高，紫外线照射强，昼夜温差大。本线路段最大冻结深度为1.82 m。

3 项目实施背景

本项目地处毛乌素沙漠，且地下水丰富，设计利用风积沙作为填料填筑风沙路基，既可治理沙害，又能解决路基填料缺乏的问题，具有料源广，成本低的独特优势。风积沙路基施工有别于传统填料路基施工，因此需要采用特殊的施工工艺和压实方法。

4 施工工艺选用

用风积沙填筑路基的压实工艺、施工方法、质量检测和边坡控制防护等各方面技术问题，尚无成熟的标准和规范。结合本项目的工程实践，进行湿法和水坠法施工的验证，对风沙路基的施工工艺、压实质量控制方法做简要介绍。湿法主要为采用机械设备将风积沙填料在自然含水率或最佳含水率状态下采用机械压实，水坠法为使用机械设备将风积沙填料摊铺后灌水将填料密实，并辅助机械设备压实。

按照常规路基施工流程，路基施工前做好复查和试验工作，对填料风积沙进行颗粒分析试验、天然含水量试验及最大干密度试验。本项目涉及特殊地基主要为盐渍土和浸水盐渍土地基处理，按照设计要求进行换填，重型碾压方式，压实度控制不小于94%。路堤填筑，按照“三阶段、四区段、八流程”的工艺流程组织施工。

5 工艺简述及对比

路基填筑时,要测定填料的含水量,由于风沙地段降雨量小,蒸发量大,所以填料的含水量一般都小于最佳含水量,施工时,要监控填料的含水量及时对填料洒水,使填料的含水量在最佳含水量的范围内。分层填筑时，填料的最大粒径不得超过松铺厚度的1/3，严禁出现盐渍土块状物。必须在料场将盐渍土块清除，集中堆放，在恢复料坑时掩埋。考虑本项目路基施工用水量大，沿线路150 m左右打设梅花井一处，以满足现场施工需要。

5.1 水坠法工艺

5.1.1施工程序

测量放线→地基处理→试验检测→推送填料→摊铺填料→施作围堰→灌水水坠→整平填料→碾压密实→试验检测(合格)→下一层填筑。

5.1.2施工方法

1)测量放线、地基处理、试验检测、推送填料与常规路基施工相同。

2)填料摊铺。

采用自卸车运输至填方段一侧或两端，用推土机和铲车进行摊铺。根据试验确定虚铺厚度控制在40 cm，用边桩挂线方法控制虚铺厚度。

3)摊铺初平后施作四周围埝，中间采用人工修筑挡水埝，将风积沙填料进行分格，每格大小约5 m×5 m,然后对每个格进行洒水。洒水要保证均匀，防止漏洒，水头控制高于基面15 cm，确保水坠质量。因用水量大，此过程要保证水井出水量。水井的间距、数量根据地下水位情况合理设置，本项目每150 m左右设置一处(见图1)。

4)碾压密实。

水坠过后，采用压路机碾压，碾压时轮迹应重叠，压路机重叠轮迹宽度的1/3以上。当轮迹布满整个作业面时称为一遍。碾压2遍～3遍基本能达到设计要求，压路机碾压时应及时检测，如过度碾压反而容易导致风积沙表面松散，压实度下降。

5)压实度检测。

压实度以灌砂法测相对密度和K30地基系数来判定压实质量。相对密度达到0.7以上，K30达到80以上方合格，不合格时应进行洒水碾压，直至合格。

6)下一层上料。

采用自卸车进行风积沙的运输，自卸车将风积沙运输至指定卸料端，采用铲车配合推土机进行摊铺上料，在此过程必须做好风积沙的及时洒水，防止陷车和破坏下层填料的压实状态。

7)封闭。

为防止表面失水导致风积沙表面松散，路堤填至设计标高后，要及时进行顶面和边坡的封闭。

5.2 湿法工艺

5.2.1工艺流程

施工准备→测量放样→地基处理→试验检测→推送填料→整平洒水→碾压密实→试验检测(合格)→下一层施工。

5.2.2施工方法

1)施工准备及测量放样按照常规路基施工流程完成，地基处理本文前段已描述，本节也不进行详述。填料摊铺与水坠法一致。

2)粗平洒水。

填料运输至路基卸料端后，利用推土机与平地机或铲车配合进行风积沙的摊铺及粗平，虚铺厚度按照试验确定厚度40 cm进行，利用挂线进行高程控制，直至达到设计标高。粗平过程中利用现场打设水井，利用水泵和管段洒水，洒水要均匀，根据试验情况，掌握洒水量。

3)碾压密实。

利用铲车重载进行碾压，碾压3遍，对局部不平整处进行整平，并结合表面含水量及时补充洒水，用压路机静压2遍进行收面(见图2)。

4)压实度检测。

压实度以灌砂法测相对密度和K30地基系数来判定压实质量。相对密度达到0.7以上，K30达到80以上方合格，不合格时应继续进行洒水碾压，直至合格。

5.3 工艺对比

5.3.1工艺共同点

1)风积沙上陷车问题。

进行第二层以上风积沙施工时，由于风积沙本身属于不稳定性材料，表面失水后大型自卸车无法直接卸料至路基上，本项目采用自卸车运输至填方段一侧或两端，用推土机和铲车进行摊铺，摊铺前须对上一层进行充分洒水湿润。对于送料上坡段，根据当地材料及成本情况，填筑一层风化砂岩进行封闭，确保上料通道不陷车。

2)及时封闭。

本项目风积沙填筑压实度检测主要通过灌沙法测定相对密度和K30地基系数来确定。而K30及相对密度也是随含水率降低而呈下降趋势。实践验证，4 h以后K30地基系数和相对密度均快速下降。因此，本层碾压密实后，立即铺设土工格栅(设计位置有时)并进入下一层填筑，当日不能完成碾压的可隔日补水完成工序施工。

3)碾压密实。

两种工艺均需机械进行碾压密实，碾压步骤基本相同。本工程湿法施工使用铲车重载碾压3遍，后用压路机静压收面2遍能达到压实度要求；水坠法工艺，在水沉精平后用压路机碾压2遍基本能达到压实度要求。实践证明碾压过程含水率比最佳含水率略高2个百分点左右，更能保证压实度。

5.3.2工艺不同点

湿法施工可以直接采用装载机上料，洒水同时进行碾压密实。水坠法和湿法区别在于渗流导向这一步，利用多余的水分充分帮助砂粒微观结构重新组合，增大粘聚性，后辅以设备碾压密实。

6 结语

本项目对湿法和水坠法两种工艺进行了施工实践，验证两种工艺用风积沙进行风沙路基施工，工后各项指标均达标，性能较为稳定。采用风积沙作为路基填料，施工简单、检测方便，不需要特殊的机械设备和检测仪器。既充分利用了丰富的风积沙材料，又间接治理沙害。水坠法施工灌水及水坠的时间较长，相比之下，湿法工艺的应用更为高效，成本更低。本文为今后沙漠地区路基施工提供了借鉴经验，也验证了利用风积沙作为路基填料，具有可观的经济效益和良好的社会效益。

参考文献：

[1] TB 10414—2003，铁路路基工程施工质量验收标准[S].

[2] 权智磊.浅析风积沙路基的水坠碾压法施工[J].工业,2016(4):191-192.

[3] 王胜夫.风积砂路基的施工浅析[J].科技与企业,2013(2):218.